KR20200111866A - 터치 감지 기능을 갖는 표시 패널 및 그것을 포함하는 표시 장치 - Google Patents

터치 감지 기능을 갖는 표시 패널 및 그것을 포함하는 표시 장치 Download PDF

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KR20200111866A
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Abstract

표시 장치의 표시 패널은 복수의 데이터 라인들, 복수의 스캔 라인들, 복수의 발광 제어 라인들 및 복수의 터치 감지 라인들에 각각 연결되는 복수의 화소들을 포함하며, 상기 복수의 화소들 중 적어도 하나는, 애노드 및 캐소드를 포함하는 발광 다이오드, 상기 복수의 스캔 라인들 중 대응하는 제1 스캔 라인을 통해 수신되는 제1 스캔 신호 및 상기 복수의 발광 제어 라인들 중 대응하는 제1 발광 제어 라인을 통해 수신되는 발광 제어 신호에 응답해서 상기 복수의 데이터 라인들 중 대응하는 제1 데이터 라인을 통해 수신되는 데이터 신호에 대응하는 전류를 상기 애노드로 전달하는 화소 구동 회로 및 상기 제1 스캔 라인을 통해 수신되는 상기 제1 스캔 신호에 응답해서 상기 애노드의 전압을 상기 터치 감지 라인들 중 대응하는 제1 터치 감지 라인으로 출력하는 터치 감지 출력 회로를 포함한다.

Description

터치 감지 기능을 갖는 표시 패널 및 그것을 포함하는 표시 장치{DISPLAY PANEL HAVING TOUCH SENSING FUCTION AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 터치 감지 기능을 갖는 표시 패널 및 그것을 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 네비게이션, 게임기 등과 같은 멀티미디어 장치에 사용되는 다양한 표시 장치들이 개발되고 있다. 표시 장치들 중 유기 발광 표시 장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode)를 이용하여 영상을 표시한다. 이러한, 유기 발광 표시 장치는 빠른 응답속도를 가짐과 동시에 낮은 소비전력으로 구동되는 장점이 있다.
유기 발광 표시 장치는 데이터 라인들 및 스캔 라인에 연결되는 화소들을 구비한다. 화소들은 일반적으로 유기발광 다이오드와, 유기 발광 다이오드로 흐르는 전류량을 제어하기 위한 회로부를 포함한다. 회로부는 데이터 신호에 대응하여 제1 구동 전압으로부터 유기 발광 다이오드를 경유하여 제2 구동 전압으로 흐르는 전류량을 제어한다. 이때, 유기 발광 다이오드를 통해 흐르는 전류량에 대응하여 소정 휘도의 빛을 생성한다.
한편, 표시 장치는 입력 장치로써 사람의 손 또는 물체의 접촉을 감지하기 위한 터치 패널을 구비한다.
본 발명의 목적은 특정 동작 환경에서 터치 입력을 감지할 수 있는 표시 패널 및 그것을 포함하는 표시 장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 표시 패널은: 복수의 데이터 라인들, 복수의 스캔 라인들, 복수의 발광 제어 라인들 및 복수의 터치 감지 라인들에 각각 연결되는 복수의 화소들을 포함한다. 상기 복수의 화소들 중 적어도 하나는, 애노드 및 캐소드를 포함하는 발광 다이오드, 상기 복수의 스캔 라인들 중 대응하는 제1 스캔 라인을 통해 수신되는 제1 스캔 신호 및 상기 복수의 발광 제어 라인들 중 대응하는 제1 발광 제어 라인을 통해 수신되는 발광 제어 신호에 응답해서 상기 복수의 데이터 라인들 중 대응하는 제1 데이터 라인을 통해 수신되는 데이터 신호에 대응하는 전류를 상기 애노드로 전달하는 화소 구동 회로. 및 상기 제1 스캔 라인을 통해 수신되는 상기 제1 스캔 신호에 응답해서 상기 애노드의 전압을 상기 터치 감지 라인들 중 대응하는 제1 터치 감지 라인으로 출력하는 터치 감지 출력 회로를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 애노드의 전압은 외부로부터 입사된 광량에 따른 상기 발광 다이오드의 상기 애노드 및 상기 캐소드 사이의 전압 차에 대응할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 터치 감지 출력 회로는, 상기 애노드와 연결된 제1 전극, 상기 제1 터치 감지 라인과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 터치 감지 트랜지스터를 포함할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 화소 구동 회로는, 제1 전극, 제2 전극 및 제1 노드와 연결된 게이트 전극을 포함하는 제1 트랜지스터, 상기 제1 데이터 라인과 연결된 제1 전극, 상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 전극과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 제2 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 전극과 연결된 제1 전극, 상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 제3 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 연결된 제1 전극, 초기화 전압을 수신하는 제2 전극 및 상기 복수의 스캔 라인들 중 제2 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 제4 트랜지스터, 제1 구동 전압을 수신하는 제1 전극, 상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 전극과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 발광 제어 라인과 연결된 제어 전극을 포함하는 제5 트랜지스터 및 상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 전극과 연결된 제1 전극, 상기 발광 다이오드의 상기 애노드와 연결된 제2 전극 및 상기 제1 발광 제어 라인과 연결된 제어 전극을 포함하는 제6 트랜지스터를 포함할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 제2 스캔 라인을 통해 수신되는 제2 스캔 신호는 상기 제1 스캔 라인을 통해 수신되는 상기 제1 스캔 신호보다 위상이 앞서는 신호일 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 발광 다이오드의 상기 캐소드는 제2 구동 전압을 수신하며, 상기 제2 구동 전압은 상기 제1 구동 전압보다 낮은 전압 레벨을 가질 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 제1 스캔 신호가 활성 레벨일 때 상기 발광 제어 신호는 비활성 레벨일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 표시 장치는: 복수의 데이터 라인들, 복수의 스캔 라인들, 복수의 발광 제어 라인들 및 복수의 터치 감지 라인들에 각각 연결되는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널, 상기 표시 패널 상에 배치되고 외부 터치 입력을 감지하기 위한 복수의 감지 전극들을 포함하는 입력 감지 유닛, 영상 신호를 수신하고, 영상 데이터 신호, 데이터 제어 신호 및 스캔 제어 신호를 출력하는 구동 컨트롤러, 상기 영상 데이터 신호 및 상기 데이터 제어 신호에 응답해서 상기 복수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동 회로, 상기 스캔 제어 신호에 응답해서 상기 복수의 스캔 라인들을 구동하는 스캔 구동 회로, 및 상기 복수의 터치 감지 라인들로부터 수신되는 터치 감지 신호들에 응답해서 터치 검출 신호를 출력하는 터치 감지 회로를 포함한다. 상기 복수의 화소들 중 적어도 하나는, 애노드 및 캐소드를 포함하는 발광 다이오드, 상기 복수의 스캔 라인들 중 대응하는 제1 스캔 라인을 통해 수신되는 제1 스캔 신호 및 상기 복수의 발광 제어 라인들 중 대응하는 제1 발광 제어 라인을 통해 수신되는 발광 제어 신호에 응답해서 상기 복수의 데이터 라인들 중 대응하는 제1 데이터 라인을 통해 수신되는 데이터 신호에 대응하는 전류를 상기 애노드로 전달하는 화소 구동 회로 및 상기 제1 스캔 라인을 통해 수신되는 상기 제1 스캔 신호에 응답해서 상기 애노드의 전압을 상기 터치 감지 라인들 중 대응하는 제1 터치 감지 라인으로 상기 터치 감지 신호를 출력하는 터치 감지 출력 회로를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 구동 컨트롤러는 모드 신호를 상기 터치 감지 회로로 제공하고, 상기 터치 감지 회로는 상기 모드 신호가 활성 레벨일 때 상기 터치 검출 신호를 상기 구동 컨트롤러로 출력할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 터치 감지 회로는, 기준값을 저장하는 메모리, 상기 복수의 터치 감지 라인들로부터 수신되는 상기 터치 감지 신호들 각각을 디지털 감지 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기 및 상기 기준값 및 상기 디지털 감지 신호의 변화량을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 상기 터치 검출 신호를 출력하는 비교기를 포함할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 디지털 감지 신호의 변화량이 상기 기준값보다 클 때 상기 터치 검출 신호를 활성 레벨로 출력할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 비교기는 상기 모드 신호가 활성 레벨일 때 상기 기준값 및 상기 디지털 감지 신호의 변화량을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 상기 터치 검출 신호를 출력할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 구동 컨트롤러는, 외부 광량이 기준 레벨보다 적을 때 상기 복수의 화소들 중 일군의 화소들이 소정 계조의 영상을 표시하도록 상기 데이터 구동 회로 및 상기 스캔 구동 회로를 제어할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 애노드의 전압은 외부로부터 입사된 광량에 따른 상기 발광 다이오드의 상기 애노드 및 상기 캐소드 사이의 전압 차에 대응할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 터치 감지 출력 회로는, 상기 애노드와 연결된 제1 전극, 상기 제1 터치 감지 라인과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 터치 감지 트랜지스터를 포함할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 화소 구동 회로는, 제1 전극, 제2 전극 및 제1 노드와 연결된 게이트 전극을 포함하는 제1 트랜지스터, 상기 제1 데이터 라인과 연결된 제1 전극, 상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 전극과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 제2 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 전극과 연결된 제1 전극, 상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 제3 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 연결된 제1 전극, 초기화 전압을 수신하는 제2 전극 및 상기 복수의 스캔 라인들 중 제2 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 제4 트랜지스터, 제1 구동 전압을 수신하는 제1 전극, 상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 전극과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 발광 제어 라인과 연결된 제어 전극을 포함하는 제5 트랜지스터 및 상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 전극과 연결된 제1 전극, 상기 발광 다이오드의 상기 애노드와 연결된 제2 전극 및 상기 제1 발광 제어 라인과 연결된 제어 전극을 포함하는 제6 트랜지스터를 포함할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 제2 스캔 라인을 통해 수신되는 제2 스캔 신호는 상기 제1 스캔 라인을 통해 수신되는 상기 제1 스캔 신호보다 위상이 앞서는 신호일 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 발광 다이오드의 상기 캐소드는 제2 구동 전압을 수신하며, 상기 제2 구동 전압은 상기 제1 구동 전압보다 낮은 전압 레벨을 가질 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 제1 스캔 신호가 활성 레벨일 때 상기 발광 제어 신호는 비활성 레벨일 수 있다.
이 실시예에 있어서, 상기 구동 컨트롤러는 상기 입력 감지 유닛이 동작 불가 모드인 것으로 판별될 때 상기 모드 신호를 활성 레벨로 출력할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 표시 패널은 발광 다이오드의 애노드의 전압을 터치 감지 라인으로 출력할 수 있다. 표시 장치의 터치 감지 회로는 발광 다이오드의 애노드 단자의 전압 레벨 변화를 감지하여 터치 입력이 있는 지의 여부를 판별할 수 있다. 따라서 입력 감지 유닛이 정상적으로 동작할 수 없는 환경에서 발광 다이오드의 애노드 단자의 전압 레벨 변화에 근거해서 터치 입력이 있는 지를 판별할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 감지 유닛의 평면도이다
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 회로의 블록도이다.
도 9는 발광 다이오드의 동작 특성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 10은 외부 광량의 변화에 따른 표시 장치의 동작을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 11은 반사 광량의 변화에 따른 표시 장치의 동작을 예시적으로 보여주는 도면이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(DD)는 전기적 신호에 따라 구동되는 장치일 수 있다. 도 1에 도시된 것과 같이, 표시 장치(DD)는 평면상에서 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)으로 구분될 수 있다.
표시 영역(DA)은 전기적 신호에 따라 활성화되는 영역일 수 있다. 본 실시예에서, 표시 영역(DA)은 전기적 신호가 인가됨에 따라, 외부에서 인가되는 외부 입력(FNG)을 감지하는 영역일 수 있다.
외부 입력(FNG)은 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 외부 입력(FNG)은 터치, 광, 및 압력을 포함할 수 있다. 터치는 근접 터치와 직접 터치를 포함할 수 있다. 외부 입력(FNG)은 표시 장치(DD)의 용도에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다.
본 실시예에서, 표시 장치(DD)는 터치 감지 장치일 수 있다. 이에 따라, 외부 입력(FNG)은 사용자의 직접 터치일 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 표시 장치(DD)는 외부 입력(FNG)을 감지할 수 있다면 다양한 실시예들을 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)에 인접한다. 비표시 영역(NDA)은 전기적 신호를 표시 영역(DA)에 전달하기 위한 신호 배선들이나 구동 소자들이 배치되는 영역일 수 있다.
본 실시예에서, 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 에워싸는 프레임 형상으로 도시되었다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 비표시 영역(NDA)은 다양한 형상으로 제공되거나, 생략될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 표시 장치(DD)는 표시 패널(DP)과 입력 감지 유닛(ISU)을 포함한다. 별도로 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 표시 패널(DP)의 하면에 배치된 보호 부재, 입력 감지 유닛(ISU)의 상면 상에 배치된 반사 방지 부재 및/또는 윈도우 부재를 더 포함할 수 있다.
표시 패널(DP)은 발광형 표시 패널일 수 있으나, 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 표시 패널(DP)은 유기 발광 표시 패널 또는 퀀텀닷 발광 표시 패널일 수 있다. 유기 발광 표시 패널은 발광층이 유기 발광 물질을 포함한다. 퀀텀닷 발광 표시 패널은 발광층이 퀀텀닷 및 퀀텀 로드를 포함한다. 이하, 표시 패널(DP)은 유기 발광 표시 패널로 설명된다.
표시 패널(DP)은 베이스층(SUB), 베이스층(SUB) 상에 배치된 회로 소자층(DP-CL), 표시 소자층(DP-OLED), 및 박막 봉지층(TFE)을 포함한다. 별도로 도시되지 않았으나, 표시 패널(DP)은 반사방지층, 굴절률 조절층 등과 같은 기능성층들을 더 포함할 수 있다.
베이스층(SUB)은 적어도 하나의 플라스틱 필름을 포함할 수 있다. 베이스층(SUB)은 플렉서블한 기판으로 플라스틱 기판, 유리 기판, 메탈 기판, 또는 유/무기 복합재료 기판 등을 포함할 수 있다. 도 1을 참조하여 설명한 표시 영역(DM-DA)과 비표시 영역(DM-NDA)은 베이스층(SUB)에 동일하게 정의될 수 있다.
회로 소자층(DP-CL)은 적어도 하나의 중간 절연층과 회로 소자를 포함한다. 중간 절연층은 적어도 하나의 중간 무기막과 적어도 하나의 중간 유기막을 포함한다. 상기 회로 소자는 신호 라인들, 화소의 구동 회로 등을 포함한다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
표시 소자층(DP-OLED)은 적어도 유기발광 다이오드들을 포함한다. 표시 소자층(DP-OLED)은 화소 정의막과 같은 유기막을 더 포함할 수 있다.
박막 봉지층(TFE)은 표시 소자층(DP-OLED)을 밀봉한다. 박막 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 무기막(이하, 봉지 무기막)을 포함한다. 박막 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 유기막(이하, 봉지 유기막)을 더 포함할 수 있다. 봉지 무기막은 수분/산소로부터 표시 소자층(DP-OLED)을 보호하고, 봉지 유기막은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 표시 소자층(DP-OLED)을 보호한다. 봉지 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층 및 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층 등을 포함할 수 있다. 봉지 유기막은 아크릴 계열 유기층을 포함할 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
입력 감지 유닛(ISU)은 외부 입력의 좌표 정보를 획득한다. 입력 감지 유닛(ISU)은 연속 공정에 의해 표시 패널(DP) 상에 형성되거나, 적어도 일부의 구성들은 접착 부재를 통해 서로 결합될 수 있다
입력 감지 유닛(ISU)은 다층 구조를 가질 수 있다. 입력 감지 유닛(ISU)은 단층 또는 다층의 도전층을 포함할 수 있다. 입력 감지 유닛(ISU)은 단층 또는 다층의 절연층을 포함할 수 있다.
입력 감지 유닛(ISU)은 예컨대, 정전 용량 방식으로 외부 입력을 감지할 수 있다. 본 발명에서 입력 감지 유닛(ISU)의 동작방식은 특별히 제한되지 않고, 본 발명의 일 실시예에서 입력 감지 유닛(ISU)은 전자기 유도방식 또는 압력 감지방식으로 외부 입력을 감지할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.
도 3에 도시된 것과 같이, 표시 패널(DP)은 평면상에서 표시 영역(DP-DA)과 비표시 영역(DP-NDA)을 포함한다. 본 실시예에서 비표시 영역(DP-NDA)은 표시 영역(DP-DA)의 테두리를 따라 정의될 수 있다. 표시 패널(DP)의 표시 영역(DP-DA) 및 비표시 영역(DP-NDA)은 도 1 및 도 2에 도시된 표시 장치(DD)의 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)에 각각 대응한다.
표시 패널(DP)은 구동 회로(SDC), 복수 개의 신호 라인들(SGL, 이하 신호 라인들), 복수 개의 신호 패드들(DP-PD, 이하 신호 패드들) 및 복수 개의 화소들(PX, 이하 화소들)을 포함할 수 있다. 화소들(PX)은 표시 영역(DP-DA)에 배치된다. 화소들(PX) 각각은 유기 발광 다이오드와 그에 연결된 화소 구동 회로를 포함한다. 구동 회로(SDC), 신호 라인들(SGL), 신호 패드들(DP-PD) 및 화소 구동 회로는 도 2에 도시된 회로 소자층(DP-CL)에 포함될 수 있다.
구동 회로(SDC)는 스캔 구동 회로를 포함할 수 있다. 스캔 구동 회로는 복수 개의 스캔 신호들(이하, 스캔 신호들)을 생성하고, 스캔 신호들을 후술하는 복수 개의 스캔 라인들(SL, 이하 스캔 라인들)에 순차적으로 출력한다.　스캔 구동 회로는 화소들(PX)의 구동 회로에 또 다른 제어 신호를 더 출력할 수 있다.
구동 회로(SDC)는 화소들(PX)의 구동 회로와 동일한 공정, 예컨대 LTPS(Low Temperature Polycrystaline Silicon) 공정 또는 LTPO(Low Temperature Polycrystalline Oxide) 공정을 통해 형성된 복수 개의 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
신호 라인들(SGL)은 스캔 라인들(SL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어 신호 라인(CSL)을 포함한다. 스캔 라인들(SL)은 화소들(PX) 중 대응하는 화소(PX)에 각각 연결되고, 데이터 라인들(DL)은 화소들(PX) 중 대응하는 화소(PX)에 각각 연결된다. 전원 라인(PL)은 화소들(PX)에 연결된다. 제어 신호 라인(CSL)은 구동 회로(SDC)에 제어 신호들을 제공할 수 있다.
신호 라인들(SGL)은 표시 영역(DP-DA) 및 비표시 영역(DP-NDA)에 중첩한다. 신호 라인들(SGL)은 패드부 및 라인부를 포함할 수 있다. 라인부는 표시 영역(DP-DA) 및 비표시 영역(DP-NDA)에 중첩한다. 패드부는 라인부의 말단에 연결된다. 패드부는 비표시 영역(DP-NDA)에 배치되고, 신호 패드들(DP-PD) 중 대응하는 신호 패드에 중첩한다. 비표시 영역(DP-NDA) 중 신호 패드들(DP-PD)이 배치된 영역은 패드 영역(NDA-PD)으로 정의될 수 있다.
실질적으로 화소(PX)에 연결된 라인부가 신호 라인들(SGL)의 대부분을 구성한다. 라인부는 화소(PX)의 트랜지스터들(미 도시됨)에 연결된다. 라인부는 단층/다층 구조를 가질 수 있고, 라인부는 일체의 형상(single body)이거나, 2 이상의 부분들을 포함할 수 있다. 2 이상의 부분들은 서로 다른 층 상에 배치되고, 2 이상의 부분들 사이에 배치된 절연층을 관통하는 컨택홀을 통해 서로 연결될 수 있다.
표시 패널(DP)은 패드영역(NDA-PD)에 배치된 입력 감지 패드들(IS-PD)을 더 포함할 수 있다. 입력 감지 패드들(IS-PD)은 신호 라인들(SGL)과 동일한 공정을 통해 형성되므로 신호 라인들(SGL)과 동일한 층 상에 배치될 수 있다.
입력 감지 패드들(IS-PD)은 도 2에 도시된 입력 감지 유닛(ISU)에 구비된 신호 라인들의 패드부에 중첩할 수 있다. 입력 감지 패드들(IS-PD)은 표시 패널(DP)의 신호 라인들(SGL)과 전기적으로 절연될 수 있다.
도 3에는 표시 패널(DP)에 전기적으로 연결되는 회로 기판(PCB)을 추가 도시하였다. 회로 기판(PCB)은 리지드 회로 기판 또는 플렉서블 회로 기판일 수 있다. 회로 기판(PCB)은 표시 패널(DP)에 직접 결합되거나, 또 다른 회로 기판을 통해 표시 패널(DP)에 연결될 수 있다.
회로 기판(PCB)에는 표시 패널(DP)의 동작을 제어하는 패널 구동 회로(PDC)가 배치될 수 있다. 또한, 회로 기판(PCB)에는 입력 감지 유닛(ISU)을 제어하는 입력 감지 회로(ISC)가 배치될 수 있다. 패널 구동 회로(PDC)와 입력 감지 회로(ISC) 각각은 집적 칩의 형태로 회로 기판(PCB)에 실장될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 패널 구동 회로(PDC)와 입력 감지 회로(ISC) 각각은 하나의 집적 칩의 형태로 회로 기판(PCB)에 실장될 수 있다. 회로 기판(PCB)은 표시 패널(DP)과 전기적으로 연결되는 회로 기판 패드들(PCB-P)을 포함할 수 있다. 미 도시되었으나, 회로 기판(PCB)은 회로 기판 패드들(PCB-P)과 패널 구동 회로(PDC) 및/또는 입력 감지 회로(ISC)를 연결하는 신호 라인들을 더 포함한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 감지 유닛의 평면도이다.
도 4에 도시된 것과 같이, 입력 감지 유닛(ISU)은 복수 개의 감지 전극들(IE, 이하 감지 전극들) 및 복수 개의 터치 신호 라인들(TS, 이하 신호 라인들)을 포함할 수 있다. 감지 전극들(IE)은 고유의 좌표 정보를 갖는다. 예컨대, 감지 전극들(IE)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있고, 터치 신호 라인들(TS)에 각각 연결된다. 감지 전극들(IE)의 형상과 배열은 특별히 제한되지 않는다. 감지 전극들(IE)은 표시 영역(DP-DA)에 배치될 수 있다. 신호 라인들(SL) 중 일부는 표시 영역(DP-DA)에 배치되고, 일부는 비표시 영역(DP-NDA)에 배치될 수 있다. 본 실시예에 따른 입력 감지 유닛(ISU)은 셀프 캡 방식으로 좌표 정보를 획득할 수 있다. 입력 감지 유닛(ISU)의 구동방법은 특별히 제한되지 않고, 뮤추얼 캡 방식 및/또는 셀프 캡 방식으로 외부 입력을 감지할 수 있다.
본 실시예에 있어서 사각 형상의 감지 전극들(IE)을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 예시적인 실시예에서 감지 전극들(IE)은 다각형상을 가질 수 있다.
감지 전극들(IE)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
한편, 감지 전극들(IE)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등일 수 있다. 감지 전극들(IE)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 블록도이다.
도 5를 참조하면, 유기 발광 표시 장치는 표시 패널(DP), 구동 컨트롤러(200), 스캔 구동 회로(300), 데이터 구동 회로(400), 클럭 및 전압 발생 회로(500) 그리고 터치 감지 회로(600)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 스캔 구동 회로(300)는 도 3에 도시된 구동 회로(SDC)에 포함될 수 있다. 또한 구동 컨트롤러(200), 데이터 구동 회로(400), 전압 발생 회로(500) 그리고 터치 감지 회로(600)는 도 3에 도시된 패널 구동 회로(PDC)에 포함될 수 있다.
다른 실시예에서, 터치 감지 회로(600)는 표시 패널(DP)의 비표시 영역(DP-NDA)에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 터치 감지 회로(600)는 구동 컨트롤러(200) 내부에 구성될 수 있다.
구동 컨트롤러(200)는 영상 신호(RGB) 및 제어 신호(CTRL)를 수신하고, 데이터 구동 회로(400)와의 인터페이스 사양에 맞도록 영상 신호(RGB)의 데이터 포맷을 변환하여 영상 데이터 신호(DATA)를 생성한다. 구동 컨트롤러(200)는 스캔 제어 신호(SCS)를 출력한다.
전압 발생 회로(500)는 유기 발광 표시 장치의 동작에 필요한 전압들을 발생한다. 이 실시예에서, 전압 발생 회로(500)는 제1 구동 전압(ELVDD), 제2 구동 전압(ELVSS) 및 초기화 전압(Vint)을 발생한다.
스캔 구동 회로(300)는 구동 컨트롤러(200)로부터 스캔 제어 신호(SCS)를 수신한다.　스캔 제어 신호(SCS)는 스캔 구동 회로(300)의 동작을 개시하는 스타트 펄스 신호를 포함할 수 있다. 스캔 구동 회로(300)는 복수 개의 스캔 신호들을 생성하고, 복수 개의 스캔 신호들을 스캔 라인들(SL1-SLn)에 순차적으로 출력한다.　또한, 스캔 구동 회로(300)는 스캔 제어 신호(SCS)에 응답하여 복수 개의 발광 제어 신호들(EM1-EMn)을 생성하고, 후술하는 복수 개의 발광 제어 라인들(EL1-ELn)에 복수 개의 발광 제어 신호들(EM1-EMn)을 출력한다.
도 5는 복수 개의 스캔 신호들과 복수 개의 발광 제어 신호들이 하나의 스캔 구동 회로(300)로부터 출력되는 것으로 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시예에서, 복수 개의 스캔 구동 회로들이 복수 개의 스캔 신호들을 분할하여 출력하고, 복수 개의 발광 제어신호들을 분할하여 출력할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에서, 복수 개의 스캔 신호들을 생성하여 출력하는 구동 회로와 복수 개의 발광 제어 신호들을 생성하여 출력하는 구동 회로는 별개로 구분될 수 있다.
데이터 구동 회로(400)는 구동 컨트롤러(200)로부터 데이터 제어 신호(DCS) 및 영상 데이터 신호(DATA)를 수신한다. 데이터 구동 회로(400)는 영상 신호(RGB)를 데이터 신호들로 변환하고, 데이터 신호들을 후술하는 복수 개의 데이터 라인들(DL1-DLm)에 출력한다. 데이터 신호들은 영상 신호(RGB)의 계조 값에 대응하는 아날로그 전압들이다.
터치 감지 회로(600)는 터치 감지 라인들(TSL1-TSLn)로부터의 터치 감지 신호들을 수신한다. 예시적인 실시예에서, 터치 감지 회로(600)는 구동 컨트롤러(200)로부터의 모드 신호(MD)에 응답해서 동작한다. 예를 들어, 모드 신호(MD)가 활성 레벨(예를 들면, 하이 레벨)일 때 터치 감지 회로(600)는 터치 감지 라인들(TSL1-TSLn)로부터의 터치 감지 신호들에 근거해서 터치 입력이 있었는 지를 판별하고, 터치 검출 신호(T_DET)를 구동 컨트롤러(200)로 출력한다.
표시 패널(DP)은 스캔 라인들(SL1-SLn), 데이터 라인들(DL1-DLm) 및 화소들(PX)을 포함한다. 스캔 라인들(SL1-SLn)은 제1 방향(DR1)으로 연장되며, 제2 방향(DR2)으로 서로 이격되어 배열된다. 데이터 라인들(DL1-DLm)은 제2 방향(DR2)으로 연장되며, 제1 방향(DR1)으로 서로 이격되어 배열된다.
복수의 발광 제어 라인들(EL1-ELn) 각각은 스캔 라인들(SL1-SLn)중 대응하는 스캔 라인에 나란하게 배열될 수 있다.
터치 감지 라인들(TSL1-TSLn) 각각은 스캔 라인들(SL1-SLn)중 대응하는 스캔 라인에 나란하게 배열될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 터치 감지 라인들(TSL1-TSLn) 각각은 스캔 라인들(SL1-SLn)에 각각 대응하나, 터치 감지 라인들의 개수는 스캔 라인들(SL1-SLn)보다 적을 수 있다. 예를 들어, 터치 감지 라인들은 터치 입력의 감지가 필요한 소정 영역에만 배열될 수 있다.
복수의 화소들(PX) 각각은 스캔 라인들(SL1-SLn) 중 대응하는 스캔 라인, 발광 제어 라인들(EL1-ELn) 중 대응하는 발광 제어 라인, 및 데이터 라인들(DL1-DLm) 중 대응하는 데이터 라인들, 터치 감지 라인들(TSL1-TSLn) 중 대응하는 터치 감지 라인에 접속된다.
복수의 화소들(PX) 각각은 제1 구동 전압(ELVDD), 제1 구동 전압(ELVDD)보다 낮은 레벨의 제2 구동 전압(ELVSS)을 수신한다. 화소들(PX) 각각은 제1 구동 전압(ELVDD)이 인가되는 제1 구동 전압 라인(PL)에 접속된다. 화소들(PX) 각각은 초기화 전압(Vint)을 수신하는 초기화 라인(RL)에 접속된다.
복수의 화소들(PX) 각각은 2개의 스캔 라인들에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 번째 화소 행의 화소들은 스캔 라인들(SL1, SL2)에 연결될 수 있다.
복수 회의 포토리소그래피 공정을 통해 베이스 기판(미 도시) 상에 스캔 라인들(SL1-SLn), 발광 제어 라인들(EL1-ELn), 데이터 라인들(DL1-DLm), 제1 구동 전압 라인(PL), 초기화 라인(RL), 화소들(PX), 스캔 구동 회로(300), 및 데이터 구동 회로(400)을 형성할 수 있다. 복수 회의 증착 공정 또는 코팅 공정을 통해 베이스 기판(미 도시) 상에 절연층들을 형성할 수 있다. 절연층들 각각은 표시 패널(DP) 전체를 커버하는 박막이거나, 표시 패널(DP)의 특정 구성에만 중첩하는 적어도 하나의 절연 패턴을 포함할 수 있다. 절연층들은 유기층 및/또는 무기층을 포함한다. 그밖에 화소들(PX)을 보호하는 봉지층(미 도시)을 베이스 기판 상에 더 형성할 수 있다.
표시 패널(DP)은 제1 구동 전압(ELVDD) 및 제2 구동 전압(ELVSS)을 수신한다. 제1 구동 전압(ELVDD)은 제1 구동 전압 라인(PL)을 통해 복수의 화소들(PX)에 제공될 수 있다. 제2 구동 전압(ELVSS)은 표시 패널(DP)에 형성된 전극들(미도시) 또는 전원 라인(미도시)을 통해서 복수의 화소들(PX)에 제공될 수 있다.
표시 패널(DP)은 초기화 전압(Vint)을 수신한다. 초기화 전압(Vint)은 초기화 라인(RL)을 통해 복수의 화소들(PX)에 제공될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 등가 회로도이다.
도 6에는 도 5에 도시된 복수 개의 데이터 라인들(DL1-DLm) 중 i번째 데이터 라인(DLi), 복수 개의 스캔 라인들(SL1-SLn) 중 j번째 스캔 라인(SLj) 및 j-1번째 스캔 라인(SLj-1) 그리고 복수 개의 발광 제어 라인들(EL1-ELn) 중 j번째 발광 제어 라인(ELj)에 접속된 화소(PXij)의 등가 회로도를 예시적으로 도시하였다. 도 5에 도시된 복수의 화소들(PX) 각각은 도 6에 도시된 화소(PXij)의 등가 회로도와 동일한 회로 구성을 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 화소(PXij)는 유기 발광 다이오드(ED)(이하, 발광 다이오드라 칭함), 발광 다이오드의 발광을 제어하는 화소 구동 회로(PX_D) 및 터치 감지 출력 회로(TS_OUT)를 포함한다. 이 실시예에서 화소(PXij)의 화소 구동 회로(PX_D)는 제1 내지 제6 트랜지스터들(T1-T6) 및 하나의 커패시터(Cst)를 포함한다. 터치 감지 출력 회로(TS_OUT)는 제7 트랜지스터(T7)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1-T7) 각각은 LTPS(low-temperature polycrystalline silicon) 반도체층을 갖는 P-타입 트랜지스터로 구성될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 다른 실시예에서, 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1-T7)은 산화물 반도체를 반도체층으로 하는 N-타입 트랜지스터일 수 있다. 또한 다른 실시예에서, 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1-T7) 중 적어도 하나가 N-타입 트랜지스터이고, 나머지는 P-타입 트랜지스터일 수 있다. 또한 본 발명에 따른 화소 구동 회로(PX_D)의 회로 구성은 도 2에 제한되지 않는다. 도 2에 도시된 화소 구동 회로(PX_D)는 하나의 예시에 불과하고 회로부의 구성은 변형되어 실시될 수 있다.
화소 구동 회로(PX_D)는 복수의 트랜지스터들 및 커패시터를 포함할 수 있다. 더 5에 도시된 스캔 구동 회로(300)와 데이터 구동 회로(400) 중 적어도 어느 하나는 화소 구동 회로(PX_D)와 동일한 공정을 통해 형성된 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
설명의 편의를 위하여 j번째 스캔 라인(SLj) 및 j-1번째 스캔 라인(SLj-1)은 제1 스캔 라인(SLj) 및 제2 스캔 라인(SLj-1)으로 칭한다. 제1 스캔 라인(SLj) 및 제2 스캔 라인(SLj-1)은 각각 제1 스캔 신호(Sj) 및 제2 스캔 신호(Sj-1)를 전달할 수 있다. 제1 스캔 신호(Sj) 및 제2 스캔 신호(Sj-1)은 P-타입 트랜지스터인 제2, 3, 4 및 7 트랜지스터들(T2, T3, T4, T7)을 턴 온/턴 오프 할 수 있다. 제1 스캔 신호(Sj) 및 제2 스캔 신호(Sj-1)는 펄스 폭 및 주기가 동일한 신호들일 수 있다. 제2 스캔 신호(Sj-1)는 제1 스캔 신호(Sj)보다 위상이 앞서는 신호이다.
발광 제어 라인(ELj)은 화소(PXij)가 포함하는 발광 다이오드(ED)의 발광을 제어할 수 있는 발광 제어 신호(EMj)를 전달할 수 있다. 발광 제어 라인(ELj)이 전달하는 발광 제어 신호(EMj)는 제1 스캔 라인(SLj) 및 제2 스캔 라인(SLj-1)이 전달하는 제1 스캔 신호(Sj) 및 제2 스캔 신호(Sj-1)와 다른 파형을 가질 수 있다. 데이터 라인(DLi)은 데이터 신호(Di)를 전달하고, 제1 구동 전압 라인(PL)은 제1 구동 전압(ELVDD)을 전달할 수 있다. 데이터 신호(Di)는 표시 장치에 입력되는 영상 신호에 따라 다른 전압 레벨을 가질 수 있고, 제1 구동 전압(ELVDD)은 실질적으로 일정한 레벨을 가질 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 제5 트랜지스터(T5)를 경유하여 제1 구동 전압 라인(PL)과 연결된 제1 전극, 제6 트랜지스터(T6)를 경유하여 발광 다이오드(ED)의 애노드(anode)와 전기적으로 연결된 제2 전극, 커패시터(Cst)의 일단과 연결된 게이트 전극을 포함한다. 제1 트랜지스터(T1)는 제2 트랜지스터(T2)의 스위칭 동작에 따라 데이터 라인(DLi)이 전달하는 데이터 신호(Di)를 전달받아 발광 다이오드(ED)에 구동 전류(Ied)를 공급할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 데이터 라인(DLi)과 연결된 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 연결된 제2 전극 및 제1 스캔 라인(SLj)과 연결된 게이트 전극을 포함한다. 제2 트랜지스터(T2)는 제1 스캔 라인(SLj)을 통해 전달받은 스캔 신호(Sj)에 따라 턴 온되어 데이터 라인(DLi)으로부터 전달된 데이터 신호(Di)를 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극으로 전달할 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 연결된 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극과 연결된 제2 전극, 제2 스캔 라인(SLj-1)과 연결된 게이트 전극을 포함한다. 제3 트랜지스터(T3)는 제2 스캔 라인(SLj-1)을 통해 전달받은 스캔 신호(Sj-1)에 따라 턴 온되어 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 제2 전극을 서로 연결하여 제1 트랜지스터(T1)를 다이오드 연결시킬 수 있다.
제4 트랜지스터(T4)는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 연결된 제1 전극, 초기화 전압(Vint)이 전달되는 초기화 라인(RL)과 연결된 제2 전극 및 제2 스캔 라인(SLj-1)과 연결된 게이트 전극을 포함한다. 제4 트랜지스터(T4)는 제2 스캔 라인(SLj-1)을 통해 전달받은 제2 스캔 신호(Sj-1)에 따라 턴 온되어 초기화 전압(Vint)을 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 전달하여 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극의 전압을 초기화시키는 초기화 동작을 수행할 수 있다.
제5 트랜지스터(T5)는 제1 구동 전압 라인(PL)과 연결된 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 연결된 제2 전극 및 j번째 발광 제어 라인(ELj)에 연결된 게이트 전극을 포함한다.
제6 트랜지스터(T6)는 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 연결된 제1 전극, 발광 다이오드(ED)의 애노드에 연결된 제2 전극 및 j번째 발광 제어 라인(ELj)에 연결된 게이트 전극을 포함한다.
제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)는 j번째 발광 제어 라인(ELj)을 통해 전달받은 발광 제어 신호(EMj)에 따라 동시에 턴 온되고 이를 통해 제1 구동 전압(ELVDD)이 다이오드 연결된 제1 트랜지스터(T1)를 통해 보상되어 발광 다이오드(ED)에 전달될 수 있다.
커패시터(Cst)의 일단은 앞에서 설명한 바와 같이 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 연결되어 있고, 타단은 제1 구동 전압 라인(PL)과 연결되어 있다.
발광 다이오드(ED)의 캐소드(cathode)는 제2 구동 전압(ELVSS)을 전달하는 단자와 연결될 수 있다.
터치 감지 출력 회로(TS_OUT)는 제1 스캔 라인(SLj)을 통해 수신되는 제1 스캔 신호(Sj)에 응답해서 발광 다이오드(ED)의 애노드의 전압을 j번째 터치 감지 라인(TSLj)으로 출력한다.
터치 감지 출력 회로(TS_OUT)의 제7 트랜지스터(T7)는 발광 다이오드(ED)의 애노드 전극과 연결된 제1 전극, j번째 터치 감지 라인(TSLj)과 연결된 제2 전극 및 제1 스캔 라인(SLj)과 연결된 게이트 전극을 포함한다.
계속해서 도 6 및 도 7을 참조하여 일 실시예에 따른 표시 장치의 동작에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 한 프레임 내 초기화 기간 동안 제2 스캔 라인(SLj-1)을 통해 로우 레벨의 제2 스캔 신호(Sj-1)가 공급된다. 로우 레벨의 제2 스캔 신호(Sj-1)에 응답해서 제4 트랜지스터(T4)가 턴 온되며, 제4 트랜지스터(T4)를 통해 초기화 전압(Vint)이 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 전달되어서 제1 트랜지스터(T1)가 초기화된다.
다음, 데이터 프로그래밍 및 보상 기간 동안 제1 스캔 라인(SLj)을 통해 로우 레벨의 제1 스캔 신호(Sj)가 공급되면 제2 트랜지스터(T2)가 턴 온되며, 동시에 제3 트랜지스터(T3)가 턴 온된다. 이 때, 제1 트랜지스터(T1)는 턴 온된 제3 트랜지스터(T3)에 의해 다이오드 연결되고, 순방향으로 바이어스된다. 그러면, 데이터 라인(DLi)으로부터 공급된 데이터 신호(Di)에서 제1 트랜지스터(T1)의 문턱 전압(Vth)만큼 감소한 보상 전압(Di-Vth)이 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 인가된다. 즉, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 인가된 게이트 전압은 보상 전압(Di-Vth)이 될 수 있다.
커패시터(Cst)의 양단에는 제1 구동 전압(ELVDD)과 보상 전압(Di-Vth)이 인가되고, 커패시터(Cst)에는 양단 전압 차에 대응하는 전하가 저장될 수 있다.
다음, 발광 기간 동안 j번째 발광 제어 라인(ELj)으로부터 공급되는 발광 제어 신호(EMj)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경된다. 발광 기간 동안 로우 레벨의 발광 제어 신호(EMj)에 의해 제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)가 턴 온 된다. 그러면, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극의 게이트 전압과 제1 구동 전압(ELVDD) 간의 전압 차에 따르는 구동 전류가 발생하고, 제6 트랜지스터(T6)를 통해 구동 전류가 발광 다이오드(ED)에 공급되어 발광 다이오드(ED)에 전류(Ied)가 흐른다.
한편, 제7 트랜지스터(T7)는 제1 스캔 신호(Sj)가 로우 레벨이고, 제2 스캔 신호(Sj-1)가 하이 레벨 그리고 발광 제어 신호(EMj)가 하이 레벨인 감지 구간(S_P)동안 발광 다이오드(ED)의 애노드 전극의 전압을 j번째 터치 감지 라인(TSLj)으로 출력한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 회로의 블록도이다.
도 8을 참조하면, 터치 감지 회로(600)는 메모리(610), 아날로그-디지털 변환기(620) 및 비교기(630)를 포함한다.
메모리(610)는 기준값(REF)를 저장한다. 아날로그-디지털 변환기(620)는 복수의 터치 감지 라인들(TSL1-TSLn)로부터 수신되는 터치 감지 신호들(TS1-TSn) 각각을 디지털 감지 신호(DTS)로 변환한다. 비교기(630)는 기준값(REF) 및 디지털 감지 신호(DTS)를 비교하고, 비교 결과에 대응하는 터치 검출 신호(T_DET)를 출력한다. 이 실시예에서, 비교기(630)는 모드 신호(MD)에 응답해서 동작한다. 예를 들어, 모드 신호(MD)가 활성 레벨(예를 들면, 하이 레벨)일 때 비교기(630)는 기준값(REF) 및 디지털 감지 신호(DTS)를 비교하고, 비교 결과에 대응하는 터치 검출 신호(T_DET)를 출력한다. 모드 신호(MD)가 비활성 레벨(예를 들면, 로우 레벨)일 때 비교기(630)는 동작하지 않는다.
도 5, 도 6 및 도 8을 참조하면, 구동 컨트롤러(200)는 특정 동작 모드에서 모드 신호(MD)를 활성 레벨(예를 들면, 하이 레벨)로 출력할 수 있다. 입력 감지 유닛(ISU, 도 4에 도시됨)이 정상적으로 동작할 수 없는 동작 불가 모드일 때 구동 컨트롤러(200)는 모드 신호(MD)를 활성 레벨로 출력한다. 예를 들어, 표시 장치(DD, 도 1에 도시됨)가 물속에 잠기는 아쿠아 모드에서 정전 용량 방식의 입력 감지 유닛(ISU)는 사용자의 터치 입력을 감지할 수 없다. 이러한 아쿠아 모드에서 구동 컨트롤러(200)는 모드 신호(MD)를 활성 레벨로 출력한다. 그러므로 아쿠아 모드에서 사용자의 터치 입력은 입력 감지 유닛(ISU) 대신 표시 패널(PD)의 화소들(PX) 및 터치 감지 회로(600)에 의해 감지될 수 있다.
구동 컨트롤러(200)는 특정 동작 모드(예를 들면, 아쿠아 모드)가 아닐 때 모드 신호(MD)를 비활성 레벨(예를 들면, 로우 레벨)로 출력할 수 있다. 터치 감지 회로(600)는 모드 신호(MD)가 비활성 레벨일 때 동작하지 않는다. 예를 들어, 입력 감지 유닛(ISU)이 정상적으로 동작하는 노말 모드에서 터치 감지 회로(600)는 동작하지 않는다.
도 9는 발광 다이오드의 동작 특성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 9를 참조하면, 발광 다이오드(ED)가 외부 광을 흡수(absorption)하는 경우 전자(electron)가 튀어나와 자유롭게 되었을 때 전자-정공(hole) 쌍을 형성하게 된다. 이 때 전자와 정공의 이동도(mobility)의 차이에 의해 순간적인 전압이 발생하게 되고, 발광 다이오드(ED)의 애노드의 전압이 변화할 수 있다.
발광 다이오드(ED)는 첨가되는 불순물의 종류에 따라 레드, 그린 및 블루와 같이 발광 색상이 결정되며, 동일한 외부 광을 조사하더라도 애노드 단자의 전압이 다르게 변화할 수 있다. 예를 들어, 레드 색상의 발광 다이오드(ED)의 애노드 단자는 광이 조사되지 않을 때 0V에서 광이 조사된 후 평균 2.33V로 증가한다. 그린 색상의 발광 다이오드(ED)의 애노드 단자는 광이 조사되지 않을 때 0V에서 광이 조사된 후 평균 7.19V로 증가한다. 블루 색상의 발광 다이오드(ED)의 애노드 단자는 광이 조사되지 않을 때 0V에서 광이 조사된 후 평균 8.33V로 증가한다. 이와 같이, 동일한 외부 광에 의해서 발광 다이오드(ED)의 색상에 따라 애노드 단자의 전압 변화량은 다르나, 도 9에 도시된 예시와 같이, 발광 다이오드(ED)는 색상과 무관하게 애노드 단자의 전압 레벨이 증가함을 알 수 있다.
도 10은 외부 광량의 변화에 따른 표시 장치의 동작을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 10을 참조하면, 예를 들어, 표시 장치(DD, 도 1에 도시됨)가 물속에 잠기는 아쿠아 모드에서 사용자가 특정 어플리케이션(예를 들면, 카메라 셔터)을 실행하기 위해 표시 패널(DP)의 터치 영역(TA)을 터치하는 것을 가정한다. 외부 입력(FNG)이 표시 패널(DP)의 터치 영역(TA)과 접촉하면, 터치 영역(TA)은 외부 입력(FNG)에 의해 외부 광(E_L)이 차단된다. 터치 영역(TA)에 위치한 화소들(PX)은 외부 광(E_L)이 입사될 때 발광 다이오드(ED)의 애노드 단자의 전압 레벨이 상승했다가 외부 광(E_L)이 차단되면 전압 레벨이 낮아진다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 터치 감지 회로(600)는 발광 다이오드(ED)의 애노드 단자의 전압 레벨 변화를 감지하여 터치 입력이 있는 지의 여부를 판별할 수 있다.
도 8에 도시된 비교기(630)는 아날로그-디지털 변환기(620)로부터 출력되는 디지털 감지 신호(DTS)의 변화량이 기준값(REF)보다 클 때 터치 검출 신호(T_DET)를 활성 레벨(예를 들면, 하이 레벨)로 출력한다. 또한 비교기(630)는 아날로그-디지털 변환기(620)로부터 출력되는 디지털 감지 신호(DTS)의 변화량이 기준값(REF)보다 작을 때 터치 검출 신호(T_DET)를 비활성 레벨(예를 들면, 로우 레벨)로 출력한다.
디지털 감지 신호(DTS)의 변화량은 예를 들어, k-1번째 프레임에서의 디지털 감지 신호(DTSk-1)와 k번째 프레임에서의 디지털 감지 신호(DTSk)의 차이값 즉, (DTSk-1)-(DTSk)일 수 있다. 도 8에 도시된 메모리(610)에 저장되는 기준값(REF)는 외부 광(E_L)이 화소들(PX)로 입사될 때와 차단될 때 디지털 감지 신호(DTS)의 변화량의 실험 결과에 따른 최적의 값으로 설정될 수 있다.
도 5에 도시된 구동 컨트롤러(200)는 터치 검출 신호(T_DET)가 활성 레벨(예를 들면, 하이 레벨)일 때 외부 입력(FNG)이 있는 것으로 간주하고 그에 대응하는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 아쿠아 모드에서 카메라 어플리케이션이 동작중인 경우, 터치 검출 신호(T_DET)가 활성 레벨이면 카메라 셔터가 입력된 것으로 인식할 수 있다. 따라서, 표시 장치(DD)는 아쿠아 모드에서 입력 감지 유닛(ISU) 대신 표시 패널(DP)을 통해 터치 입력을 감지할 수 있다.
도 11은 반사 광량의 변화에 따른 표시 장치의 동작을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 11을 참조하면, 외부 광이 없거나 적은 환경(예를 들면, 야간)에서는 외부 광량의 변화를 감지하는 것이 용이하지 않다. 외부 광이 없거나 적은 환경에서 표시 장치(DD)는 화소들(PX) 중 일군의 화소들이 소정 계조의 영상을 표시하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 아쿠아 모드에서 짝수 번째 화소들(PX-EVEN)은 소정 계조의 영상을 표시하면서 발광한다.
외부 입력(FNG)이 있는 경우, 짝수 번째 화소들(PX-EVEN)로부터 출력된 광이 외부 입력(FNG)이 화소들(PX)에 근접해짐에 따라 반사광(R_L)으로서 홀수 번째 화소들(PX-ODD)로 제공될 수 있다. 또한 외부 입력(FNG)이 화소들(PX)에 접촉하면 반사광(R_L)은 차단된다.
홀수 번째 화소들(PX-ODD) 내 발광 다이오드(ED)의 애노드 단자의 전압 레벨은 반사광(R_L)이 입사되었다가 차단됨에 따라 변화할 수 있다. 따라서 외부 광량이 적은 환경에서도 터치 감지 회로(600)는 발광 다이오드(ED)의 애노드 단자의 전압 레벨 변화를 감지할 수 있다.
도 11에는 아쿠아 모드에서 짝수 번째 화소들(PX-EVEN)이 소정 계조의 영상을 발광하고, 홀수 번째 화소들(PX-ODD) 내 발광 다이오드(ED)의 애노드 단자의 전압 레벨 변화를 감지하여 터치 입력을 검출하는 방법을 도시하고 설명하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 아쿠아 모드에서 홀수 번째 화소들(PX-ODD)이 소정 계조의 영상을 발광하고, 짝수 번째 화소들(PX-EVEN)내 발광 다이오드(ED)의 애노드 단자의 전압 레벨 변화를 감지하여 터치 입력을 검출할 수 있다. 다른 실시예에서, 매 프레임마다 짝수 번째 화소들(PX-EVEN)과 홀수 번째 화소들(PX-ODD)이 번갈아 발광할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
DD: 표시 장치
DP: 표시 패널
ISU: 입력 감지 유닛
PDC: 패널 구동 회로
ISC: 입력 감지 회로
200: 구동 컨트롤러
300: 스캔 구동 회로
400: 데이터 구동 회로
500: 전압 발생 회로
600: 터치 감지 회로
610: 메모리
620: 아날로그-디지털 변환기
630: 비교기

Claims (20)

  1. 복수의 데이터 라인들, 복수의 스캔 라인들, 복수의 발광 제어 라인들 및 복수의 터치 감지 라인들에 각각 연결되는 복수의 화소들을 포함하되,
    상기 복수의 화소들 중 적어도 하나는,
    애노드 및 캐소드를 포함하는 발광 다이오드;
    상기 복수의 스캔 라인들 중 대응하는 제1 스캔 라인을 통해 수신되는 제1 스캔 신호 및 상기 복수의 발광 제어 라인들 중 대응하는 제1 발광 제어 라인을 통해 수신되는 발광 제어 신호에 응답해서 상기 복수의 데이터 라인들 중 대응하는 제1 데이터 라인을 통해 수신되는 데이터 신호에 대응하는 전류를 상기 애노드로 전달하는 화소 구동 회로; 및
    상기 제1 스캔 라인을 통해 수신되는 상기 제1 스캔 신호에 응답해서 상기 애노드의 전압을 상기 터치 감지 라인들 중 대응하는 제1 터치 감지 라인으로 출력하는 터치 감지 출력 회로를 포함하는 표시 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 애노드의 전압은 외부로부터 입사된 광량에 따른 상기 발광 다이오드의 상기 애노드 및 상기 캐소드 사이의 전압 차에 대응하는 표시 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 감지 출력 회로는,
    상기 애노드와 연결된 제1 전극, 상기 제1 터치 감지 라인과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 터치 감지 트랜지스터를 포함하는 표시 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 구동 회로는,
    제1 전극, 제2 전극 및 제1 노드와 연결된 게이트 전극을 포함하는 제1 트랜지스터;
    상기 제1 데이터 라인과 연결된 제1 전극, 상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 전극과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 제2 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 전극과 연결된 제1 전극, 상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 제3 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 연결된 제1 전극, 초기화 전압을 수신하는 제2 전극 및 상기 복수의 스캔 라인들 중 제2 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 제4 트랜지스터;
    제1 구동 전압을 수신하는 제1 전극, 상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 전극과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 발광 제어 라인과 연결된 제어 전극을 포함하는 제5 트랜지스터; 및
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 전극과 연결된 제1 전극, 상기 발광 다이오드의 상기 애노드와 연결된 제2 전극 및 상기 제1 발광 제어 라인과 연결된 제어 전극을 포함하는 제6 트랜지스터를 포함하는 표시 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 스캔 라인을 통해 수신되는 제2 스캔 신호는 상기 제1 스캔 라인을 통해 수신되는 상기 제1 스캔 신호보다 위상이 앞서는 신호인 표시 패널.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 상기 캐소드는 제2 구동 전압을 수신하며,
    상기 제2 구동 전압은 상기 제1 구동 전압보다 낮은 전압 레벨을 갖는 표시 패널.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 스캔 신호가 활성 레벨일 때 상기 발광 제어 신호는 비활성 레벨인 표시 패널.
  8. 복수의 데이터 라인들, 복수의 스캔 라인들, 복수의 발광 제어 라인들 및 복수의 터치 감지 라인들에 각각 연결되는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상에 배치되고 외부 터치 입력을 감지하기 위한 복수의 감지 전극들을 포함하는 입력 감지 유닛;
    영상 신호를 수신하고, 영상 데이터 신호, 데이터 제어 신호 및 스캔 제어 신호를 출력하는 구동 컨트롤러;
    상기 영상 데이터 신호 및 상기 데이터 제어 신호에 응답해서 상기 복수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동 회로;
    상기 스캔 제어 신호에 응답해서 상기 복수의 스캔 라인들을 구동하는 스캔 구동 회로; 및
    상기 복수의 터치 감지 라인들로부터 수신되는 터치 감지 신호들에 응답해서 터치 검출 신호를 출력하는 터치 감지 회로를 포함하되;
    상기 복수의 화소들 중 적어도 하나는,
    애노드 및 캐소드를 포함하는 발광 다이오드;
    상기 복수의 스캔 라인들 중 대응하는 제1 스캔 라인을 통해 수신되는 제1 스캔 신호 및 상기 복수의 발광 제어 라인들 중 대응하는 제1 발광 제어 라인을 통해 수신되는 발광 제어 신호에 응답해서 상기 복수의 데이터 라인들 중 대응하는 제1 데이터 라인을 통해 수신되는 데이터 신호에 대응하는 전류를 상기 애노드로 전달하는 화소 구동 회로; 및
    상기 제1 스캔 라인을 통해 수신되는 상기 제1 스캔 신호에 응답해서 상기 애노드의 전압을 상기 터치 감지 라인들 중 대응하는 제1 터치 감지 라인으로 상기 터치 감지 신호를 출력하는 터치 감지 출력 회로를 포함하는 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동 컨트롤러는 모드 신호를 상기 터치 감지 회로로 제공하고,
    상기 터치 감지 회로는 상기 모드 신호가 활성 레벨일 때 상기 터치 검출 신호를 상기 구동 컨트롤러로 출력하는 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 터치 감지 회로는,
    기준값을 저장하는 메모리;
    상기 복수의 터치 감지 라인들로부터 수신되는 상기 터치 감지 신호들 각각을 디지털 감지 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기; 및
    상기 기준값 및 상기 디지털 감지 신호의 변화량을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 상기 터치 검출 신호를 출력하는 비교기를 포함하는 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 디지털 감지 신호의 변화량이 상기 기준값보다 클 때 상기 터치 검출 신호를 활성 레벨로 출력하는 표시 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 비교기는 상기 모드 신호가 활성 레벨일 때 상기 기준값 및 상기 디지털 감지 신호의 변화량을 비교하고, 비교 결과에 대응하는 상기 터치 검출 신호를 출력하는 표시 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동 컨트롤러는,
    외부 광량이 기준 레벨보다 적을 때 상기 복수의 화소들 중 일군의 화소들이 소정 계조의 영상을 표시하도록 상기 데이터 구동 회로 및 상기 스캔 구동 회로를 제어하는 표시 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 애노드의 전압은 외부로부터 입사된 광량에 따른 상기 발광 다이오드의 상기 애노드 및 상기 캐소드 사이의 전압 차에 대응하는 표시 장치.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 터치 감지 출력 회로는,
    상기 애노드와 연결된 제1 전극, 상기 제1 터치 감지 라인과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 터치 감지 트랜지스터를 포함하는 표시 장치.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 화소 구동 회로는,
    제1 전극, 제2 전극 및 제1 노드와 연결된 게이트 전극을 포함하는 제1 트랜지스터;
    상기 제1 데이터 라인과 연결된 제1 전극, 상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 전극과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 제2 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 전극과 연결된 제1 전극, 상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 제3 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 연결된 제1 전극, 초기화 전압을 수신하는 제2 전극 및 상기 복수의 스캔 라인들 중 제2 스캔 라인과 연결된 게이트 전극을 포함하는 제4 트랜지스터;
    제1 구동 전압을 수신하는 제1 전극, 상기 제1 트랜지스터의 상기 제1 전극과 연결된 제2 전극 및 상기 제1 발광 제어 라인과 연결된 제어 전극을 포함하는 제5 트랜지스터; 및
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 전극과 연결된 제1 전극, 상기 발광 다이오드의 상기 애노드와 연결된 제2 전극 및 상기 제1 발광 제어 라인과 연결된 제어 전극을 포함하는 제6 트랜지스터를 포함하는 표시 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제2 스캔 라인을 통해 수신되는 제2 스캔 신호는 상기 제1 스캔 라인을 통해 수신되는 상기 제1 스캔 신호보다 위상이 앞서는 신호인 표시 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 상기 캐소드는 제2 구동 전압을 수신하며,
    상기 제2 구동 전압은 상기 제1 구동 전압보다 낮은 전압 레벨을 갖는 표시 장치.
  19. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 스캔 신호가 활성 레벨일 때 상기 발광 제어 신호는 비활성 레벨인 표시 장치.
  20. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동 컨트롤러는 상기 입력 감지 유닛이 동작 불가 모드인 것으로 판별될 때 상기 모드 신호를 활성 레벨로 출력하는 표시 장치.
KR1020190031312A 2019-03-19 2019-03-19 터치 감지 기능을 갖는 표시 패널 및 그것을 포함하는 표시 장치 KR102719414B1 (ko)

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